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摘 要:地基作为建筑物的基础,其处理的成败直接关系到整个建筑物的质量和安全。山区地基具有其特殊性,在处理中要根据山区地基的基本特点,结合建筑工程所在地的基本特性,采取合适的地基处理措施,提高地基的稳定性和可靠性,保证建筑工程的质量。本文主要分析贵州山区地基特点及处理措施,希望为地基处理相关工作人员提供参考和帮助。
关键词:山区地基;特点;处理措施
引 言
随着经济的发展和社会的进步,我国的地基处理技术不断的得到发展,处理方法不断地成熟,为工程建筑的发展提供了可靠的技术保证。但是山区地基处理技术还不够成熟,特别是贵州山区地基比较复杂,处理难度大,对技术要求很高,要进一步完善山区地基处理技术,推动山区建筑的发展。
1 山区地基的特点
山区地基处理的前提就是充分认识山区地基的基本的特点,贵州山区地基具有如下特点:
1.1 山区基岩起伏大
山区基岩起伏变化大由于基岩起伏变化大,覆盖土层薄厚不均,同一建筑物的基础常会部分落在基岩上,而另一部分落在土层上。某小区场地就是此类地基状况的代表,小区依山而建,山体基岩出露在场地的东部,覆盖土层薄厚不均,局部还有基岩裸露。
1.2 山区地表高差悬殊
山区地形高差一般较大,往往沟谷纵横,陡坡很多,因而平整场地时土石方工程量大,平整后常使同一建筑物的基础部分置于挖方区,而另一部分置于填方区;或一部分基础置于河漫滩,而另一部分基础置于土层上。某国际酒店,建造在河镇的土幢沟内,其商务酒店的基础就是部分置于挖方区,而另一部分置于填方区;某新城小区的5#,6#,7#商住楼的场地地基就是一部分座落于河漫滩的碎石土之上,而另一部分则座落于I级阶地的粉质粘土之上。
1.3 各种成因类型的土层很常见
这些岩土的力学性质往往差别很大,软硬不均,在水平方向与垂直方向分布有很大差异,土层厚度变化很大。“岩土性质复杂”很好的一个例子,同样也是在某园小区,场地内有白云岩中风化层和强风化层、有残积形成的含粉质土角砾、有坡积形成的粉质粘土、还有小溪冲积形成的细砂等。
1.4 大块孤石外露的地基
大块孤石常出现在山前洪积层或冰碳层中,在这类地层上勘探时不要把孤石误认为基岩。这类地基的变形条件对建筑物最为不利,在地基处理时,应使局部部位的变形与周围的变形条件相适应,否则极易在软硬交界处产生不均匀沉降,造成房屋开裂。某中心小学宿办楼场地地基中,山前洪积形成的碎石层内就有大块孤石出露。
1.5 局部软弱土层
山区地基中常遇到河道沟谷的淤泥、细砂、古池塘、淤泥质粘性土等局部流塑一软塑的土层,虽一般面积不大,对建筑物的影响也是局部的,但如果处理不当,极易产生不均匀沉降。某中学2#公寓楼场地中就有一条宽3.00m左右、纵穿建筑物场地的沟渠,其内土层为饱和、软塑、中偏高压缩性、以粉质粘土为主的杂填土,与场地四周可塑-硬塑、中偏低压缩性的粉质粘土形成明显差别。
2 山区地基处理方法
针对以上几种不均匀地基的特点,可采取以下不同的地基处理方法:
2.1 充分利用上覆土层,尽量采取浅埋基础
当地基上部土层的强度较高、且具有一定的厚度,而其下分别为软弱土层和硬土层时,应优先采用浅基础较为经济合理;山区大多数建筑物场地地基的上部为强度较高、厚度大约2.00~3.00m可塑-硬塑的粉质粘土,而下部为承载力较低、厚度较大的软塑-可塑粉质粘土,工程实践中对多层建筑物均采用的是浅基础,图1为覆土层示意图。
2.2 换填垫层法
换填有两种,一种是以硬换软,另一种是以软换硬,其目的均是为了使建筑物均匀沉降,回填的材料要与周围天然好土的压缩性相近。在同一场地,硬地基土少,软地基土多,可以采用以软换硬的换土法。如某公司住宅楼,因其场地是在拆除的旧房地址之上,基坑开挖后,有一小部分地基土为旧房地基处理时形成的灰土垫层,和周围天然形成的粉质粘土相比,其强度较大、含水率低、压缩性低,因此地基处理时将这小部分灰土垫层挖除后,用和周围土质相同的粉质粘土进行分层碾压回填。而若在同一场地,软地基土少,硬地基土多,则宜采用硬换软的换土法,根据周围天然好土的性质,选用灰土或砂石等换填。这种地基情况在大多数浅基础地基中经常出现,如:场地内有废弃的枯井、古墓、沟渠等问题坑,处理的方法是将问题坑内的杂填土全部剔除,用3:7灰土进行分层碾压换填,或根据问题坑的特殊情况用毛石混凝土回填。另还有一种特殊情况,软硬地基各占一半,其压缩性相差较大,则宜结合建筑平面形状、荷载条件、设置沉降缝与局部换土相结合的方法进行处理,沉降缝的宽度不小于70mm。
2.3 桩基或复合地基
当建筑物对地基变形要求较高、或软弱土厚度较大的、或因地基沉降对邻近建筑物产生相互影响时等等,一般采用各类桩进行处理。依据目前的施工经验和施工能力,多采用的是人工挖孔桩、粉喷桩、旋喷桩、钻孔灌注桩等。在山区的开发区,当建筑物对地基变形要求较高时,大多采用的是粉喷桩、旋喷桩、钻孔灌注桩,另还有CFG桩;对含水率和孔隙比比较大的软弱地基一般也可采用砂桩、石灰桩等进行挤密。例如某体育局的体育教学综合楼由于其场地东部存在有软弱的粉质粘土层,就采用的是石灰桩对软弱部位进行地基处理的,取得了很好的效果。在松木资源较为丰富的地区,当软弱土厚度小于5m且水位较高水位变化幅度不大时,也可考虑用松木桩处理软弱地基,此方法能减少地基处理时开挖基坑的土方工程,可以节约人力和缩短工期。以上各种桩均应穿过软弱土层,将基础支撑在坚硬土(岩石)层上,使建筑物的沉降差满足设计要求,图2为桩基施工示意图。
2.4 设置褥垫
对于大块孤石出露的地基,当土层的承载力特征值大于150kPa、房屋为单层排架结构或一、二层砌体承重结构时,宜在基础与岩石接触部位,将其顶部削低,做厚度宜为300~500mm的褥垫,褥垫可采用炉渣、中砂、粗砂、土夹石等材料,夯填度应根据试验确定。当建筑物对地基变形要求较高或地质条件比较复杂时,可适当调整建筑平面位置,也可采用结合结构措施综合处理。例如,某中小学宿办楼的地基处理,是将大块孤石顶部削低至基础设计标高下500mm,然后用和其周围土质相同的土夹石分层夯实做褥垫。 3 山区地基处理的几点建议
通过以上的分析,针对山区不均匀地基土提出以下几点建议:
(1)山区的工程地质、水文地质条件均比较复杂,地下水常处于不稳定状态,受大气降水影响较大,设计、施工均应考虑这一特点。因此,必须应先查清工程地质和水文地质条件,才能对地基采取因地制宜的合理方案。
(2)为了保持山坡稳定和减少土方开挖,建筑物一般应沿冲沟和山坡布置,即平行于等高线方向布置。当挖方无困难时,一般以多挖少填为宜,但应考虑斜坡的稳定性。基础应浅埋,尽可能位于老土层上,因为挖方区地基承载力一般较填方区为高,基础可以作得小一些。同时,合理利用填土地基,对山区建设具有重要的意义。利用填土地基的关键是提高填土的密实度,因此,要统一规划,安排好平整场地、地基土压实处理及基础施工的综合方案,提高填土质量。
(3)充分考虑地基、基础和上部结构的共同作用,采取地基处理和建筑、结构措施相结合的综合办法来解决不均匀地基的变形问题。
(4)山区建设软硬不均地基比较复杂,在设计时应考虑减少建筑物的沉降差,谨慎选择地基处理方案。桩基础是一种较常用的方法,选用什么样的桩型及工艺应根据地质情况和具体条件确定。为了保证质量,应在现场进行桩的静载试验来确定桩基的承载力。
(5)建筑物的基(槽)坑开挖后,须按规范进行全面钎探,以查明场地内暗洪及软弱土夹层等的分布情况,同时在基础施工前,应组织勘察、设计、质监、监理、建设和施工单位联合进行验槽,经确认后方能进行下一道工序的施工。基础施工应作好隐蔽工程记录、特殊处理记录。
(6)山区建筑物,由于其地基土的不均匀性,应加强沉降观测。在基础施工完成后,就应设置好观测点,开始进行沉降观测,并对沉降观测结果进行分析研究,为山区建设处理软硬不均地基积累资料。
4 结 语
山区地基与普通地基不同,在地基处理过程中,要针对山区地基的基本特点,采取合适的地基处理方法,山区地基处理只有立足于实际,结合实际的工程特点和对地基的基本要求,才能实现地基处理的最终目的,为工程建设提供稳定的地基。
参考文献
[1]刘华栋.浅谈山区构造物地基基础不均匀沉降问题[J].山西建筑.2008(07).
[2]赵建永.山区不均匀地基上的基础设计[J].中国新技术新产品.2009(03).
[3]李邵同.山区建筑地基基础常见的主要问题与防治[J].中国西部科技.2006(01).
[4]赵显春.山区地基不均匀沉降的处理方法[J].同煤科技.2005(01).
作者简介:皮波(1964-),男,汉族,贵州凯里人,本科,高级工程师,主要从事工作和研究方向是建筑工程设计工作。
关键词:山区地基;特点;处理措施
引 言
随着经济的发展和社会的进步,我国的地基处理技术不断的得到发展,处理方法不断地成熟,为工程建筑的发展提供了可靠的技术保证。但是山区地基处理技术还不够成熟,特别是贵州山区地基比较复杂,处理难度大,对技术要求很高,要进一步完善山区地基处理技术,推动山区建筑的发展。
1 山区地基的特点
山区地基处理的前提就是充分认识山区地基的基本的特点,贵州山区地基具有如下特点:
1.1 山区基岩起伏大
山区基岩起伏变化大由于基岩起伏变化大,覆盖土层薄厚不均,同一建筑物的基础常会部分落在基岩上,而另一部分落在土层上。某小区场地就是此类地基状况的代表,小区依山而建,山体基岩出露在场地的东部,覆盖土层薄厚不均,局部还有基岩裸露。
1.2 山区地表高差悬殊
山区地形高差一般较大,往往沟谷纵横,陡坡很多,因而平整场地时土石方工程量大,平整后常使同一建筑物的基础部分置于挖方区,而另一部分置于填方区;或一部分基础置于河漫滩,而另一部分基础置于土层上。某国际酒店,建造在河镇的土幢沟内,其商务酒店的基础就是部分置于挖方区,而另一部分置于填方区;某新城小区的5#,6#,7#商住楼的场地地基就是一部分座落于河漫滩的碎石土之上,而另一部分则座落于I级阶地的粉质粘土之上。
1.3 各种成因类型的土层很常见
这些岩土的力学性质往往差别很大,软硬不均,在水平方向与垂直方向分布有很大差异,土层厚度变化很大。“岩土性质复杂”很好的一个例子,同样也是在某园小区,场地内有白云岩中风化层和强风化层、有残积形成的含粉质土角砾、有坡积形成的粉质粘土、还有小溪冲积形成的细砂等。
1.4 大块孤石外露的地基
大块孤石常出现在山前洪积层或冰碳层中,在这类地层上勘探时不要把孤石误认为基岩。这类地基的变形条件对建筑物最为不利,在地基处理时,应使局部部位的变形与周围的变形条件相适应,否则极易在软硬交界处产生不均匀沉降,造成房屋开裂。某中心小学宿办楼场地地基中,山前洪积形成的碎石层内就有大块孤石出露。
1.5 局部软弱土层
山区地基中常遇到河道沟谷的淤泥、细砂、古池塘、淤泥质粘性土等局部流塑一软塑的土层,虽一般面积不大,对建筑物的影响也是局部的,但如果处理不当,极易产生不均匀沉降。某中学2#公寓楼场地中就有一条宽3.00m左右、纵穿建筑物场地的沟渠,其内土层为饱和、软塑、中偏高压缩性、以粉质粘土为主的杂填土,与场地四周可塑-硬塑、中偏低压缩性的粉质粘土形成明显差别。
2 山区地基处理方法
针对以上几种不均匀地基的特点,可采取以下不同的地基处理方法:
2.1 充分利用上覆土层,尽量采取浅埋基础
当地基上部土层的强度较高、且具有一定的厚度,而其下分别为软弱土层和硬土层时,应优先采用浅基础较为经济合理;山区大多数建筑物场地地基的上部为强度较高、厚度大约2.00~3.00m可塑-硬塑的粉质粘土,而下部为承载力较低、厚度较大的软塑-可塑粉质粘土,工程实践中对多层建筑物均采用的是浅基础,图1为覆土层示意图。
2.2 换填垫层法
换填有两种,一种是以硬换软,另一种是以软换硬,其目的均是为了使建筑物均匀沉降,回填的材料要与周围天然好土的压缩性相近。在同一场地,硬地基土少,软地基土多,可以采用以软换硬的换土法。如某公司住宅楼,因其场地是在拆除的旧房地址之上,基坑开挖后,有一小部分地基土为旧房地基处理时形成的灰土垫层,和周围天然形成的粉质粘土相比,其强度较大、含水率低、压缩性低,因此地基处理时将这小部分灰土垫层挖除后,用和周围土质相同的粉质粘土进行分层碾压回填。而若在同一场地,软地基土少,硬地基土多,则宜采用硬换软的换土法,根据周围天然好土的性质,选用灰土或砂石等换填。这种地基情况在大多数浅基础地基中经常出现,如:场地内有废弃的枯井、古墓、沟渠等问题坑,处理的方法是将问题坑内的杂填土全部剔除,用3:7灰土进行分层碾压换填,或根据问题坑的特殊情况用毛石混凝土回填。另还有一种特殊情况,软硬地基各占一半,其压缩性相差较大,则宜结合建筑平面形状、荷载条件、设置沉降缝与局部换土相结合的方法进行处理,沉降缝的宽度不小于70mm。
2.3 桩基或复合地基
当建筑物对地基变形要求较高、或软弱土厚度较大的、或因地基沉降对邻近建筑物产生相互影响时等等,一般采用各类桩进行处理。依据目前的施工经验和施工能力,多采用的是人工挖孔桩、粉喷桩、旋喷桩、钻孔灌注桩等。在山区的开发区,当建筑物对地基变形要求较高时,大多采用的是粉喷桩、旋喷桩、钻孔灌注桩,另还有CFG桩;对含水率和孔隙比比较大的软弱地基一般也可采用砂桩、石灰桩等进行挤密。例如某体育局的体育教学综合楼由于其场地东部存在有软弱的粉质粘土层,就采用的是石灰桩对软弱部位进行地基处理的,取得了很好的效果。在松木资源较为丰富的地区,当软弱土厚度小于5m且水位较高水位变化幅度不大时,也可考虑用松木桩处理软弱地基,此方法能减少地基处理时开挖基坑的土方工程,可以节约人力和缩短工期。以上各种桩均应穿过软弱土层,将基础支撑在坚硬土(岩石)层上,使建筑物的沉降差满足设计要求,图2为桩基施工示意图。
2.4 设置褥垫
对于大块孤石出露的地基,当土层的承载力特征值大于150kPa、房屋为单层排架结构或一、二层砌体承重结构时,宜在基础与岩石接触部位,将其顶部削低,做厚度宜为300~500mm的褥垫,褥垫可采用炉渣、中砂、粗砂、土夹石等材料,夯填度应根据试验确定。当建筑物对地基变形要求较高或地质条件比较复杂时,可适当调整建筑平面位置,也可采用结合结构措施综合处理。例如,某中小学宿办楼的地基处理,是将大块孤石顶部削低至基础设计标高下500mm,然后用和其周围土质相同的土夹石分层夯实做褥垫。 3 山区地基处理的几点建议
通过以上的分析,针对山区不均匀地基土提出以下几点建议:
(1)山区的工程地质、水文地质条件均比较复杂,地下水常处于不稳定状态,受大气降水影响较大,设计、施工均应考虑这一特点。因此,必须应先查清工程地质和水文地质条件,才能对地基采取因地制宜的合理方案。
(2)为了保持山坡稳定和减少土方开挖,建筑物一般应沿冲沟和山坡布置,即平行于等高线方向布置。当挖方无困难时,一般以多挖少填为宜,但应考虑斜坡的稳定性。基础应浅埋,尽可能位于老土层上,因为挖方区地基承载力一般较填方区为高,基础可以作得小一些。同时,合理利用填土地基,对山区建设具有重要的意义。利用填土地基的关键是提高填土的密实度,因此,要统一规划,安排好平整场地、地基土压实处理及基础施工的综合方案,提高填土质量。
(3)充分考虑地基、基础和上部结构的共同作用,采取地基处理和建筑、结构措施相结合的综合办法来解决不均匀地基的变形问题。
(4)山区建设软硬不均地基比较复杂,在设计时应考虑减少建筑物的沉降差,谨慎选择地基处理方案。桩基础是一种较常用的方法,选用什么样的桩型及工艺应根据地质情况和具体条件确定。为了保证质量,应在现场进行桩的静载试验来确定桩基的承载力。
(5)建筑物的基(槽)坑开挖后,须按规范进行全面钎探,以查明场地内暗洪及软弱土夹层等的分布情况,同时在基础施工前,应组织勘察、设计、质监、监理、建设和施工单位联合进行验槽,经确认后方能进行下一道工序的施工。基础施工应作好隐蔽工程记录、特殊处理记录。
(6)山区建筑物,由于其地基土的不均匀性,应加强沉降观测。在基础施工完成后,就应设置好观测点,开始进行沉降观测,并对沉降观测结果进行分析研究,为山区建设处理软硬不均地基积累资料。
4 结 语
山区地基与普通地基不同,在地基处理过程中,要针对山区地基的基本特点,采取合适的地基处理方法,山区地基处理只有立足于实际,结合实际的工程特点和对地基的基本要求,才能实现地基处理的最终目的,为工程建设提供稳定的地基。
参考文献
[1]刘华栋.浅谈山区构造物地基基础不均匀沉降问题[J].山西建筑.2008(07).
[2]赵建永.山区不均匀地基上的基础设计[J].中国新技术新产品.2009(03).
[3]李邵同.山区建筑地基基础常见的主要问题与防治[J].中国西部科技.2006(01).
[4]赵显春.山区地基不均匀沉降的处理方法[J].同煤科技.2005(01).
作者简介:皮波(1964-),男,汉族,贵州凯里人,本科,高级工程师,主要从事工作和研究方向是建筑工程设计工作。